#P3056. 「HNOI2019」多边形

「HNOI2019」多边形

题目描述

小 R 与小 W 在玩游戏。

他们有一个边数为 nn 的凸多边形,其顶点沿逆时针方向标号依次为 1,2,3,,n1,2,3, \ldots , n。最开始凸多边形中有 nn 条线段,即多边形的 nn 条边。这里我们用一个有序数对 (a,b)(a, b)(其中 a<ba < b)来表示一条端点分别为顶点 a,ba, b 的线段。

在游戏开始之前,小 W 会进行一些操作。每次操作时,他会选中多边形的两个互异顶点,给它们之间连一条线段,并且所连的线段不会与已存的线段重合、相交(只拥有一个公共端点不算作相交)。他会不断重复这个过程,直到无法继续连线,这样得到了状态 S0S_0S0S_0 包含的线段为凸多边形的边与小 W 连上的线段,容易发现这些线段将多边形划分为一个个三角形区域。对于其中任意一个三角形,其三个顶点为 i,j,k(i<j<k)i,j,k(i < j < k),我们可以给这个三角形一个标号 jj,这样一来每个三角形都被标上了 2,3,,n12,3, \ldots , n − 1 中的一个,且没有标号相同的两个三角形。

小 W 定义了一种「旋转」操作:对于当前状态,选定 44 个顶点 a,b,c,da,b,c,d,使其满足 1a<b<c<dn1 ≤ a < b < c <d ≤ n 且它们两两之间共有 55 条线段——(a,b),(b,c),(c,d),(a,d),(a,c)(a,b), (b,c), (c,d), (a,d), (a,c),然后删去线段 (a,c)(a,c),并连上线段 (b,d)(b,d)。那么用有序数对 (a,c)(a, c) 即可唯一表示该次「旋转」。我们称这次旋转为 (a,c)(a,c) 「旋转」。显然每次进行完“旋转”操作后多边形中依然不存在相交的线段。

当小 W 将一个状态作为游戏初始状态展示给小 R 后,游戏开始。游戏过程中,小 R 每次可以对当前的状态进行「旋转」。在进行有限次「旋转」之后,小 R 一定会得到一个状态,此时无法继续进行「旋转」操作,游戏结束。那么将每一次「旋转」所对应的有序数对操作顺序写下,得到的序列即为该轮游戏的操作方案

为了加大难度,小 W 以 S0S_0 为基础,产生了 mm 个新状态。其中第 ii 个状态 SiS_i 为对 S0S_0 进行一次「旋转」操作后得到的状态。你需要帮助小 R 求出分别以 S0,S1,,SmS_0, S_1, \ldots , S_m 作为游戏初始状态时,小 R 完成游戏所用的最少「旋转」次数,并根据小 W 的心情,有时还需求出旋转次数最少不同操作方案数。由于方案数可能很大,输出时请对 109+710^9+7 取模。

输入格式

第一行一个整数 WW,表示小 W 的心情。若 WW00 则只需求出最少的「旋转」次数,若 WW11 则还需求出「旋转」次数最少时的不同操作方案数。

第二行一个正整数 nn,表示凸多边形的边数。

接下来 n3n - 3 行,每行两个正整数 x,yx, y,表示小 W 在 S0S_0 中连的一条线段,端点分别为 x,yx, y。保证该线段不与已存的线段重合或相交。

接下来一行一个整数 mm,表示小 W 以 S0S_0 为基础产生的新状态个数。

接下来 mm 行,每行两个整数。假设其中第 ii 行为 a,ba, b,表示对 S0S_0 进行 (a,b)(a, b)「旋转」后得到 SiS_i

输出格式

输出共 m+1m + 1 行。

WW00 则每一行输出一个整数,第 i(i=1,2,,m,m+1)i(i = 1,2, \ldots , m, m + 1) 行输出的整数表示 Si1S_{i−1} 作为初始局面的最少「旋转」次数。

WW11 则每一行输出两个整数,第 i(i=1,2,,m,m+1)i(i = 1,2, \ldots , m, m + 1) 行输出的两个整数依次表示 Si1S_{i−1} 作为初始局面的最少「旋转」次数、「旋转」次数最少的不同操作方案数对 109+710^9+7 取模的结果。

1
6
1 3
1 5
3 5
1
1 3
3 2
3 1
1
12
1 10
1 6
1 3
3 6
3 5
6 10
6 8
8 10
10 12
4
1 10
1 3
6 8
1 6
8 210
7 210
8 70
8 105
8 140

数据范围与提示

测试点编号 WW nn mm 测试点编号 WW nn mm
11 11 =id+8=\text{id}+8,其中 id\text{id} 是测试点编号 =0=0 1111 00 104\le 10^4 105\le 10^5
22 1212
33 n\le n 1313 11 103\le 10^3
44 1414
55 1515 105\le 10^5 =0=0
66 1616 105\le 10^5
77 100\le 100 1717
88 1818
99 =0=0 1919
1010 2020

对于所有输入数据,保证:3n105,0m1053\le n\le 10^5,0\le m\le 10^5